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鉭合金
鎖定
- 中文名
- 鉭合金
- 外文名
- tantalum alloys
- 生產時間
- 1958年
- 適用方向
- 化學工業,醫學
- 性 質
- 抗化學腐蝕能力強
- 應 用
- 航天工業
鉭合金特性
在難熔金屬中,鉭的低温塑性是最好的,它的塑性-脆性轉變温度低於-196℃。研製鉭合金必須考慮保持鉭的優異的低温塑性。鉭合金多采用固溶強化的方法,也採用固溶和沉澱強化相結合的方法來提高強度,在週期表中鉭的毗鄰元素有的能在鉭中完全固溶,有的溶解度很大。強化效果最明顯的置換固溶元素是錸、鎢、鋯和鉿。加入元素量如超過一定範圍,會損害鉭的低温塑性。一般認為加入的原子百分比應少於12~14%。間隙元素氮、碳和氧對提高鉭的強度效果不大,卻使鉭的低温塑性和加工塑性受到明顯的損害。這些間隙元素與活性元素鋯或鉿形成彌散的沉澱相時,才有明顯的強化效果。由Ta-10W發展出來的Ta-10W-2.5Hf-0.01C合金是固溶和沉澱強化相結合的典型合金。
鉭合金製備
鉭合金塑性
純鉭的塑性良好,變形抗力小,加工硬化率較小,各種型材和異型零部件都可用塑性加工方法制得。純鉭在室温下可軋成板材、帶材、箔材、管材和棒材,加工率可達90%以上。為減輕氧化,純鉭塑性加工常在室温或 500℃以下進行。鉭合金由於強度高和鑄錠塑性差,須先在1200℃以上進行開坯,以後的加工工藝與純鉭相同。開坯的擠壓比應大於4,鍛造比應大於2。錠坯在加熱開坯時,要防止氣體污染而使材料塑性下降。為保證產品有良好衝壓和旋壓性能,要用交叉軋製。交叉軋製前的加工率應保持在80%左右。鉭板通過旋壓和深衝可製成杯、帽、管、錐體、噴管等不同形狀的零件。供拉絲用的旋鍛棒直徑一般為2.5毫米。由於鉭質軟,易和模具粘結和劃傷表面,拉絲時常先使線材表面經過陽極氧化形成氧化膜,並用蜂蠟潤滑。
鉭合金焊接
真空電子束焊接和惰性氣體保護鎢極焊接工藝,可製取塑性-脆性轉變温度低的焊件。這種焊接工藝製得的焊接鉭管,可滿足化工部門的使用要求。鉭還可和不鏽鋼、鈦合金、鎳合金和碳鋼焊接在一起。用高能率成形(爆炸法)可使鋼和鉭複合成雙金屬,是製造大型耐蝕設備內襯的有效方法。
鉭合金切削
鉭合金熱處理
鉭合金用途
鉭及其合金坯料可用粉末冶金工藝或熔鍊工藝生產。粉末冶金工藝多用於生產小型鉭製品和加工用的坯料。用熱還原法或電解法制得的粉末鉭原料,經壓制成型後進行真空燒結。燒結工藝取決於對產品的使用要求。一次燒結(1600~2200℃)用於生產熔鍊用電極和多孔陽極。二次燒結用於生產鍛造、軋製和拉拔等塑性加工用的坯料。兩次燒結之間常進行鍛造或軋製,加工率約50%。二次燒結温度為2000~2700℃。
真空自耗電弧和電子束熔鍊工藝是製取鉭及其合金鑄錠的常用方法。電子束熔鍊工藝主要用於鉭的提純,自耗電弧熔鍊工藝可製取大直徑和合金成分更均勻的鑄錠,自耗電弧熔鍊的電極可用燒結棒或電子束熔鍊錠製成,熔鍊法得到的鑄錠晶粒粗大,常需開坯破碎鑄態晶粒以提高塑性。為使鉭進一步提純或製備單晶可使用電子束區域熔鍊法。
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鉭可用來製造各種熔點高的可延展合金。這些合金可作為超硬金屬加工工具的材料,以及製造高温合金,用於噴射引擎、化學實驗器材、核反應堆以及導彈當中。鉭具有高可延展性,能夠拉伸成絲。這些鉭絲被用於氣化各種金屬,如鋁。鉭可以抵禦生物體液的侵蝕,又不會刺激組織,所以被廣泛用來製造手術工具和植入體。例如,鉭可以直接與硬組織成鍵,因此不少骨骼植入物都有多孔鉭塗層。